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《武汉理工大学》 2004年
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高岭石基光催化活性纳米TiO_2的制备及表征

顾永琴  
【摘要】:半导体光催化材料是近年引起众多学者广泛关注的研究课题。在诸多半导体光催化材料中,由于TiO_2具有化学稳定性好、光催化效率高,低成本、无毒等优点,在环境工程、绿色生态建材领域将显示广阔的应用前景。纳米级TiO_2具有更高的催化活性,但用纳米粉体TiO_2光催化剂降解污染物,存在着TiO_2易团聚,不利于回收重复利用等问题,因而实际应用受到限制。目前,国内外已有很多学者致力于负载型光催化剂的研究,在保证光催化剂活性的同时,使其能够被重复利用。迄今为止,人们已经研究了许多载体,如:陶瓷,玻璃,石英,不绣钢,活性碳,光纤等。我国非金属矿资源丰富,如果能够将光催化剂与非金属矿物表面复合制备出纳米光催化剂/矿物复合材料,将会推进光催化技术在环境工程、绿色生态建材领域的前进步伐和研究进程。 本文以高岭石为载体,用溶胶-凝胶法成功制得了高岭石基纳米TiO_2光催化剂。并初步研究了水解温度、水解时间、干燥温度、煅烧温度、矿浆浓度等因素对高岭石基纳米TiO_2光催化剂的光催化活性的影响。初步研究表明:高岭石基纳米TiO_2光催化材料的条件是:水解温度37℃,水解时间4h,干燥温度80℃,恒温1h,煅烧温度550℃,恒温3h。 对制得的高岭石基纳米TiO_2光催化剂进行表征,分析高岭石表面、界面特性。XRD分析可知随着煅烧温度的不同,TiO_2光催化剂显示出不同的晶型;TEM照片中可清楚看出高岭石表面被5-10nm的TiO_2颗粒均匀覆盖;通过IR表征可知TiO_2和高岭石之间是以Si-O-Ti键合;XPS分析可得到高岭石基纳米TiO_2的表面原子分布情况,结合Raman图谱我们得出结论,成功地将TiO_2以纳米薄膜的形式均匀的固定在高岭石的表面,形成纳米TiO_2/高岭石矿物复合光催化材料。 为了评价高岭石基纳米TiO_2光催化剂的光催化活性,分别以模拟染料废水酸性红和实际染料废水偶氮染料为研究对象,通过降解实验,发现溶胶-凝胶法制备的高岭石基纳米TiO_2光催化剂,不管是对模拟染料废水,还是对实际染料废水,均有较好的光催化脱色效果。 与以往研究不同的是,本研究是在低温下(37℃水解4h,80℃干燥1h),用溶胶-凝胶法制备出颗粒分布均匀,化学活性好的纳米TiO_2/高岭石矿物复合光催化材料。在紫外光照射下对模拟染料废水酸性红(20mg/L)催化脱色率为82.44%,对实际染料废水铜络合偶氮染料催化脱色率为91.67%。本研究为纳米TiO_2/高岭石矿物复合光催化材料的进一步研究提供理论和试验依据。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O643.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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